失重现象及模拟失重在线视频

好 今天给大家一个很有趣的话题就是

失重现象以及

我们如何在地面上模拟失重的一些现象

好 我们来看一下

大家首先介绍一下什么是失重

我们知道的话呢

地球附近的物体 都受地球引力的影响

比如说一个航天飞机在绕地球飞行

那么他在各个位置都受地球引力作用

注意这时候的引力都指向地球的球心的

在离地面很

近的小范围内的话呢

我们通常不说引力而称之为重力

所以的话呢

重力和引力是有一些小区别的

那么比如说

我们看就是有一个物体受地球引力作用

这通常的话我们说重力是和地面垂直的

不管是放这儿

还是放这儿他都是指向这个

地球和地面垂直

如果是杯水的话呢

这杯水静止之后我们形成一个水平面

那么这是由重力来

小范围内的话呢这个作用引力小

但是 你看引力不是这样

首先的话呢引力是大范围的

在不同位置的话都指向他的一个球心

所以引力的方向是在改变的

其次的话呢

在大范围看的话呢 海洋的平面

不再是一个平面了而是一个球面

所以的话呢我们要注意引力是大范围的

重力是小范围的

好了

那么我们平常看到的一些现象都是由于

地球的重力所导致的比如说

叶落归根比如说飞流直下

都是由地球的重力产生的这样一个现象

好了 我们下面再来看

那么飞船在绕地球飞行的时候

飞船本身以及他内部的物体

都受地球引力的作用

这时候 为什么会出现失重的现象呢

失重是不是表面意义上的失去重力呢

好 我们说不是这样的

那我们怎么给个解释呢

那么通常的话呢我会给一个更简单的解释

来说明什么是失重

我们先来看这样一个现象比如说

我们拿一个绳子拿着小球转起来

很容易想像的话呢你很容易验证

这小球一转的话呢

他比如开始时长度是这样一个长度

转起来之后的话呢他下面的长度会伸长

那我们可以问是什么力使这个伸长的呢

那就是

小球做圆周运动的时候有一个离心力

这个离心力的话是背离他的旋转的中心

所以是叫离心力

好了 我们已这个来解释

失重现象是怎么回事情

就是说

当飞船在绕地球做圆周运动的时候

如果他所收到的离心力

正好和引力大小相等

方向相反

那么在这种情况下

我们说飞船及其内部的物体

处于一种完全失重的状态

当然这有条件的首先要做圆周运动

其次的话呢 他速度要适当

但实际情况的话呢

他可能轨道不是正好是圆 是一个椭圆

同时的话速度大小可能也不是完全适当

这时候的话就变成什么 就是微重力

也就是说离心力跟引力的话不是完全抵消

抵消掉绝大部分还剩一点点

所以通常情况下叫微重力

那么对于飞船来说微重力是什么水平呢

通常是达到地面的1%这样一个量级

有的时候甚至更高到千分之一的量级

好 这是叫微重力环境

那么在微重力情况下会有什么现象呢

好 我们看看

首先的话呢 这个漂浮现象

是在失重环境下

最明显的现象就是物体他会自己飘起来了

比如说在地面上你要搬个物体你觉得很重

但是在太空中就不是这样

物体漂浮在空中

你用手指头轻轻点他一下他会动起来

所以说呢漂浮现象

是失重先的明显现象

那么我们看看宇航员在太空中的生活

航天员么在太空中工作和生活都与地面不同

不仅搬运体重庞大的货物

不费吹灰之力就连喝水的方式都

让人大跌眼镜

航天员们在太空中生活

并没有想象中的那么枯燥

在工作之余他们还会浇浇花

做做运动

这些在太空中才能出现的神奇现象

要想在地球上实现可不容易

我们怎么才能在地球上摆脱重力

他们在任意的漂浮

等会儿的话呢我们要在地面上模拟这个现象

好下面我们看看

我们在地面上模拟这个现象

需要考虑什么条件呢

好

在地面上要人造失重的话呢有这样几种可能性

就是让他自由落体

比如说利用电梯

用落塔 用跳楼机

那么电梯的话呢

老式电梯他起降的时候

他会微微有个失重和超重现象

但现在电梯的话通常质量比较好

他开的时候不太明显

所以电梯的话他不太容易

测出这些现象

所以我们可以用落塔 比如说在清华的

大学的正门的往

南面一点大概一公里左右吧

有一个落塔

中关村的一个罗塔大概

六七十米高 银灰色的

那个落塔的话呢可以实现

几秒钟的一个失重现象

那么如果你要是

要比较简单一点的

比如说落塔的话呢可能成本很贵了

你要可以做跳楼机

很多城市的话都有跳楼机大家一下乘

你可以升的很高然后一下落下了来

可以在几秒钟之内

实现一个人造失重的一个现象

如果你想要时间稍微长一点

可以用坐飞机

来做某种特定的抛物线飞行

那么

当飞机按照某个特定的轨迹飞行的时候呢

他可产生的惯性力

可以正好和重力抵消

从而实现完全失重的一个环境

他时间的话呢可以达到2到3分钟

所以比前面的跳楼机时间还要长一点

那么这个的话饿

已经在比如说在法国

已经有这样的飞机了他可以

那么飞机上看写着ZERO-G

就是0重力

那么这个飞机的话呢是经过改装的

把里面座椅啊都取消掉了

在起飞的时候人们坐地面上

把安全带系好

然后当他快要进入

失重环境的时候呢

他会通知大家把安全带解开

然后突然一下飞机就进入这个

特定的轨迹飞行的时候人们就飘起来了

所以这时候可以在

漂浮状态中做各种

游戏都可以

那么这个飞行一次当然成本比较高了

目前的话是每位乘客

那么坐一次的话是6000欧元

坐一次的话呢他比如飞行的时候

正常飞行然后失重

然后又正常飞行又失重

所以说有几次这样一个机会

那么坐飞机的话呢这个时间比较短

如果还想时间更长的话呢

可以在水中进行模拟

那么这就是宇航员在水中进行模拟的一种情况

好 这是不同的情况

在水中的模拟的话呢 我们来看看

他是模拟在

漂浮的一个状态 但是他不是真正的失重

因为他跟失重还是有区别的

那么在十年前的话呢我正好也有机会

参与这方面的一个工作 看我在里面

我们当时做了一个假人 然后的话呢

让假人穿上航天服

然后假人的头部的话

可以拆开的里面装上传感器

测量相关的一些数据

那么为了模拟这个

太空人在空中行走的话呢 是要给他

打上气 所以你看这个服装鼓鼓的

打上气之后的话呢

他在水中的话呢是沉不下去的

所以的话呢为了沉下去的话呢

用了他袖子上

胸前穿上一个

橙色的袋子

里面可以装铁块 做压重物

通过这样的话把他放到水中去进行配平

那么下面的话呢是一个

视频大家可以看看就是

穿白色衣服的

是一个宇航员穿黑色衣服的是潜水员

潜水员的话在水中帮他配平

大家可以看这个视频

通过不同的配平之后呢

让他实现局部平衡好整体平衡

大家注意这个整体平衡是很容易达到的

比如你把他所有重量算好加进去就平衡了

但是这个时候如果他局部不平衡的话

就出现头部总朝上头一歪就他就会过去

那这个时候就不行

所以要通过适当配重之后手上脚上

背上 前胸配平之后

让他能够在任意位置处于平衡状态

这样才叫完全的一个

中心平衡

然后的话再让他来

让宇航员进行 各种训练

好大家来看这个 视频 因为这个

里面实验的时候要把这个

整个的飞船按一比一的

做进去所以这个水池子特别大

在十年前呢 我们国家还没有这个地方

所以当时在俄罗斯做的训练

现在的话我们国家已经有这样的水池了

好 那么

如果我们要做节目

当成我要做个节目

要模拟失重的话我们要什么呢

我们在风动中做漂浮

我们下面看看我的一个实验

上面的向前倾

在教练讲解完动作要领

和注意事项之后

高云峰老师自告奋勇

决定做第一个吃螃蟹的人

为了更好的记录下飞行状态

记者在他的身上装备了

小型摄像机

高老师在两个教练的保护下

进入风洞等待体验高科技

虽然在教练的保护中

高云峰还是在坠落的时候出现了一个问题

原本在胸前固定的小型摄像机

被风吹开

风速之高是我们预先没有想到的

很遗憾记录内部变化的摄像机

没有拍到滚动镜头

稍微适应之后

教练开始带着高老师

在风中快速旋转了起来

高老师对漂浮的感觉非常好

利用旋转间隙

还能对着镜头摆出OK的手势

可见他这时的心情一定很好

好了

那么这个风洞的话呢在

四川成都的一个娱乐风动里进行的

那么他风速啊是每秒钟达到了60米

也就是接近十五级或十六级台风的强度

可以把人吹起来了

那么人呢进去之后的话呢因为你

实际的时候你的身体的截面小所以风力啊

还不足以把你吹起来

但是你只要一躺下来

风力就可以把你吹起来

那么当时的话呢

我呢是不熟练所以教练员

帮助我一下 我是穿一个

紫色衣服教练员是红色衣服 他帮了我

保持平衡 那么教练员本身的话呢

可以很熟练的实现各种

漂浮姿势 可以悬停

可以翻滚等等

那么他是怎么实现的 就是说

他如果是把手脚全都伸出来

受力面积最大可以上升的很高

把手脚稍微缩一点他会往下降

然后的话呢

他如果是旋转的话呢他只要把手脚他那个稍微

不平衡的话他就会转起来

所以利用

手的不同的位置展开的长度不一样的话呢

可以实现悬停

旋转

任意的高度都可以

那么教练员的话还可以旋转 空中旋转

那么我做不到

我一转的话呢

身体界面就小了马上就落地了

他在落地之前

他又可以转回来所以他的技术比较高

那么我们需要注意的是什么呢

在风洞中站的

模拟他不是真正的失重他只是一个

等效的效果

因为真正的失重的话呢

是宇航员在

空中运动时候

他重力和地心引力完全抵消掉之后

他是每个细胞都处于一个失重状态

而我们在空中或者在水中的话呢

都是利用一个表面的力

来和体力平衡 所以的话呢

和真正的失重还不一样

但是呢他能达到一种模拟的

失重环境下的一种状态

所以这是可以的

好了 有机会的话呢

特别是四川的同学有机会的话呢 你们去

体验一下吧

这个风洞的话价格是

每2分钟一次198元